(57)【要約】【課題】  コイルを構成する複数の巻線を接近させてインダクタンスをほぼ等しくした上に、コイルの接続作業を容易にする。【解決手段】  板状体の巻線４、６を、それらの表面を接近させて、巻き中心３６の回りに同一の巻回方向に巻回し、巻線４、６の巻き始めである始端が、巻き中心３６の回りの異なる位置にあり、巻線４、６の巻き終わりである終端が、巻き中心３６の回りの異なる位置にある。巻線４、６の各始端には、巻線４、６の一方の側縁から外方にそれぞれ突出させた始端端子８、１４が設けられ、巻線４、６の各終端には、巻線４、６の一方の側縁から外方にそれぞれ突出する終端端子１０、１６が設けられている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状体からなる少なくとも２つの巻線を有し、前記少なくとも２つの巻線は、それらの表面を接近させて、巻き中心の回りに同一の巻回方向に巻回され、
前記少なくとも２つの巻線それぞれの巻き始めである始端が、前記巻き中心の回りの異なる位置にあり、前記少なくとも２つの巻線の巻き終わりである終端が、前記巻き中心の回りの異なる位置にあり、
前記少なくとも２つの巻線の前記各始端には、前記少なくとも２つの巻線の一方の側縁から外方にそれぞれ突出する第１の端子が設けられ、
前記少なくとも２つの巻線の前記各終端には、前記少なくとも２つの巻線の一方の側縁から外方にそれぞれ突出する第２の端子が設けられている
コイル。
【請求項２】
請求項１記載のコイルにおいて、前記少なくとも２つの巻線の前記各始端から予め定めた長さだけそれぞれ離れた位置の他方の側縁から外方にそれぞれ第３の端子が突出しているコイル。
【請求項３】
請求項１記載のコイルにおいて、前記少なくとも２つの巻線を、コアの外周囲に始端同士と、終端同士とが１８０度離れて巻回したコイル。
【請求項４】
請求項３記載のコイルを一次巻線とし、前記コア上に前記一次巻線と同芯状に二次巻線が巻回された変圧器。
【請求項５】
請求項３記載のコイルを二次巻線とし、前記コア上に前記二次巻線と同芯状に一次巻線が巻回された変圧器。
【請求項６】
請求項２記載のコイルを備えた変圧器であって、前記一方の側縁側及び前記他方の側縁側にそれぞれプリント基板が配置され、前記一方の側縁側のプリント基板に前記第１及び第２の端子が接続され、前記他方の側縁側のプリント基板に前記第３の端子が接続された変圧器。
【請求項７】
請求項６記載の変圧器において、前記各プリント基板の前記変圧器側の面に、電気部品が設けられている変圧器。
【請求項８】
請求項６記載の変圧器において、前記プリント基板の前記変圧器側の面に背の高い電機部品が設けられ、前記変圧器と反対側の面に背の低い電気部品が設けられている変圧器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイル及びこのコイルを用いた変圧器に関し、特にコイルが複数の巻線を接近させて巻回する、例えばバイファイラ巻きのものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、バイファイラ巻きのコイルとしては、例えば特許文献１に開示されているようなものがある。このコイルは、トロイダルコアの円周方向に、２本の巻線をバイファイラ巻きしたもので、トロイダルコア上の巻き始め位置から２本の巻線が巻き始められ、巻き終わり位置で２本の巻線が巻き終わっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１５３２５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の技術によれば、２本の巻線は、同じ位置から巻き始められ、かつ同じ位置で巻き終わる構成である。そのため、巻線の巻き始め端は２本とも同じ位置にあり、巻線の巻き終わり端も２本とも同じ位置にある。この場合、巻き始め端及び巻き終わり端に、それぞれ端子を取り付け、これら端子を介してプリント基板等に接続することを考えた場合、同じ位置に複数の端子が存在するので、端子を接続するパターンが密集するためにプリント基板の設計と加工とが難しく、プ端子が集中すると重量バランスが悪くなり、熱的バランスも悪くなるので、プリント基板等への接続が困難になる。
【０００５】
本発明は、複数の巻線を接近させて巻回した場合でも、接続作業が容易なコイルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様のコイルは、少なくとも２つの巻線を有している。これら少なくとも２つの巻線は、板状体からなる。板状体は、同じ長さとすることもできるし、異なった長さとすることもできる。これら板状体は、導電性であり、シート状や箔状のものを使用することができる。前記少なくとも２つの巻線は、それらの表面を接近させて、巻き中心の回りに同一の巻回方向に巻回されている。前記少なくとも２つの巻線は、絶縁被覆されているものを使用することもできるし、前記少なくとも２つの巻線間に絶縁体、例えば絶縁フィルムや絶縁シートを挟んで巻回することもできる。前記少なくとも２つの巻線それぞれの巻き始めである始端が、前記巻き中心の回りの異なる位置にある。前記少なくとも２つの巻線の巻き終わりである終端も、前記巻き中心の回りの異なる位置にある。例えば、始端同士は、巻き中心の回りに予め定めた角度、例えば１８０度離れた位置にあり、終端同士も、巻き中心の回りに予め定めた角度、例えば１８０度離れた位置にある。２本の巻線のみを使用する場合には、１８０度離れた位置とすることが望ましいが、３本の巻線を使用する場合には、３本の巻線の始端間でそれぞれ１２０度、終端間でそれぞれ１２０度とすることが望ましい。即ち、隣接する巻線間の始端間の角度及び隣接する巻線間の終端間の角度は、３６０度を巻線の数で除算した値の角度ずつ離すことが望ましい。前記少なくとも２つの巻線の前記各始端には、前記少なくとも２つの巻線の一方の側縁から外方にそれぞれ突出する第１の端子が設けられている。前記少なくとも２つの巻線の前記各終端には、前記少なくとも２つの巻線の前記一方の側縁から外方にそれぞれ突出する第２の端子が設けられている。
【０００７】
このように構成されたコイルでは、少なくとも２つの巻線の始端の位置は異なっており、かつ終端の位置も異なっている。これら始端及び終端には、それぞれ外方に突出する第１及び第２の端子が設けられているが、これら第１の端子同士の位置は異なっており、第２の端子同士の位置も異なっている。従って、これら第１及び第２の端子を利用して、プリント基板等にコイルを接続する際に、その接続が容易に行える。
【０００８】
前記少なくとも２つの巻線の前記各始端から予め定めた長さだけそれぞれ離れた位置の他方の側縁から外方にそれぞれ第３の端子を突出させることができる。
【０００９】
このように構成すると、第３の端子を中間タップとして使用することができる。しかも、中間タップとなる第３の端子は、第１及び第２の端子とは反対側の方向に突出させているので、第３の端子は、第１及び第２の端子に接近せず、接続作業が容易になる。
【００１０】
更に、前記少なくとも２つの巻線は、１つのコアの外周囲に巻回されたものとすることができる。この場合、少なくとも２つの巻線の巻線長は等しくなり、巻線抵抗値が等しくなる。また、少なくとも２つの巻線のコアに対する位置関係は等しいので、コアと巻線との間の漏れ磁束量が等しく、インダクタンスが等しくなる。
【００１１】
なお、前記少なくとも２つの巻線を一次巻線とし、これら一次巻線と相互誘導するように、二次巻線をコア上に同芯状に巻回して、変圧器を構成することもできる。このように構成すると、一次巻線と二次巻線とが対向する周回断面が等しく、一次巻線と二次巻線との間の漏れ磁束量が等しいので、一次巻線と二次巻線との結合係数が等しくなる。逆に、前記少なくとも２つの巻線を二次巻線とし、一次巻線をコア上に一次巻線と同芯状に巻回することもできる。この場合も、上記と同じ理由により一次巻線と二次巻線との結合係数が等しくなる。
【００１２】
上述した第１乃至第３の端子を有するコイルを備えた変圧器において、前記一方の側縁側及び前記他方の側縁側にそれぞれプリント基板を配置し、前記一方の側縁側のプリント基板に第１及び第２の端子を接続し、前記他方の側縁側のプリント基板に第３の端子を接続することもできる。このように構成すると、２つのプリント基板の内側に変圧器を挟む込むことで変圧器をプリント基板間にしっかり固定でき、各短詩とプリント基板との接続が容易になり、重量バランスや熱バランスもよくなる。
【００１３】
各プリント基板の変圧器側の面に電気部品を設けることもできる。このように構成すると、電気部品の設置スペースとして、２つのプリント基板間の空間を有効利用でき、この変圧器を使用した電気機器を小型化することができる。各プリント基板の変圧器側の面と、この面と反対側の面とに、電気部品を設けることができる。この場合、変圧器と反対側の面にも電機部品を設けることができる。これら電気部品のうち変圧器側の面の電気部品は、背の高い（高さ寸法の大きい）もので、変圧器と反対側の面の電気部品は、背の低い（高さ寸法の短い）ものである。このように構成すると、２つのプリント基板の外側に突出する電気部分の高さを抑えることができ、この変圧器を使用した機器をさらに小型化することができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明によれば、接近させて巻回した複数の巻線のインピーダンスをほぼ等しくした上に、コイルの接続作業を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明を実施した変圧器の一次巻線を巻いた状態を示す図である。
【図２】図１の変圧器の回路図である。
【図３】図１の変圧器の使用状態を示す正面図である。
【図４】図１の変圧器の使用状態を示す側面図である。
【図５】図１の変圧器に用いる巻線の斜視図である。
【図６】図１の変圧器の一次及び二次巻線を巻いた状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の一実施形態のコイルは、変圧器の一部として使用したもので、図２に示すように、コア２上に複数、例えば２本の巻線４、６を巻回して一次巻線としたものである。巻線４は、その両端に第１及び第２の端子、例えば始端端子８及び終端端子１０を有し、中間に第３の端子、例えば中間タップ１２を有している。同様に巻線６も、始端端子１４、終端端子１６及び中間タップ１８を有している。これら巻線４、６では始端端子８、１４が並列接続され、終端端子１０、１６が並列接続され、中間タップ１２、１８が並列接続される。また、コア２上に複数、例えば２つの二次巻線２０、２２が巻回されている。
二次巻線２０、２２も両端に端子２４、２６、２８、３０を有している。
【００１７】
コア２は、図３及び図４に示すように、間隔を隔てて配置したフランジ（ヨークコア）３２、３２を繋ぐように巻回部３４が形成されたものである。巻回部３４は、例えば円柱状に形成されている。
【００１８】
巻線４、６は、導電性、例えば銅製のもので、同じ長さを有する図５に示すような長尺の矩形の板状体である。これら巻線４、６の一端には始端端子８、１４が、一方の側縁から巻線４、６の長さ方向に対してほぼ垂直に突出するように取り付けられている。また、巻線４、６の他端には、終端端子１０、１６が、一方の側縁から巻線４、６の長さ方向に対してほぼ垂直に突出するように取り付けられている。また、巻線４、６の中間には、中間タップ１２、１８が、巻線４、６の他方の側縁から巻線４、６の長さ方向に対してほぼ垂直に突出するように取り付けられている。
【００１９】
これら巻線４、６は、互いの表面を接近させた状態で、コア２の巻回部３４に巻回されている。巻線４、６を巻回する際、両者の接近する表面間に絶縁体、例えば絶縁シートが挿入されている。或いは巻線４、６をそれぞれ絶縁被覆したものとすることもできる。
【００２０】
これら巻線４、６は、図１に示すように、始端端子８、１４から巻回部３４に巻回されるが、始端端子８、１４の位置は、巻回部３４の異なった位置である。即ち、この実施形態では、巻回部３４の中心軸３６の回りに、始端端子８から１８０度回転した位置に始端端子１４が配置されている。即ち、巻線４、６の巻き始め位置は、巻回部３４の回りに所定の角度、この実施形態では１８０度ずれている。そして、巻線４、６は、それぞれ巻回部３４の回りに始端端子８、１４の位置からそれぞれ同一の巻回方向に同じ巻き数で巻回されている。
【００２１】
巻線４は、巻線４を巻回部３４の回りに巻いたとき、始端端子８と終端端子１０とが重なるように、その長さと巻回部の径との関係が定められている。巻線６においても、巻線６を巻回部３４の回りに巻いたとき始端端子１４と終端端子１６とが重なり、同じ巻き数となるように、その長さと巻回部の径との関係が定められている。
【００２２】
また、図１に示すように、巻線４の始端端子８と終端端子１０とは、巻回部３４の上方に間隔をおいて重なった状態にあり、巻線６の始端端子１４と終端端子１６とは、巻回部３４の下方に間隔をおいて重なった状態にある。しかも、図４に示すように、これら始端端子８、１４、終端端子１０、１６は、巻回された巻線４、６の一方の側縁から外方に突出している。また、巻線４、６の中間タップ１２、１８は、巻回された巻線４、６の他方の側縁から外方に突出している。
【００２３】
例えば、巻回部３４上に巻線４を巻回し、巻線４上に同芯状に巻線６を巻回したなら、巻線長は巻線６の方が巻線４よりも長くなり、巻線抵抗が異なったものとなり、またコア２に対する巻線の位置関係が異なるので、コア２と巻線４、６間の漏れ磁束量が異なり、両者のインダクタンスが異なったものとなる。その結果、巻線４、６を並列接続する場合、巻線４、６を流れる電流にアンバランスが生じる。
【００２４】
もし、巻線４、６は、互いの表面を接近させた状態で、巻線４、６の巻き初めの位置を同一箇所として巻いたなら、巻線長は巻線４、６でほぼ同一となり、巻線長はほぼ等しく、コア２に対する巻線４、６の位置関係は等しいので、両巻線４、６のインダクタンスはほぼ等しくなり、巻線電流のアンバランスの問題は生じない。しかし、始端端子８、１４、終端端子１０、１６は、全て同一箇所に重なることになる。その結果、プリント基板に実装する場合、端子を接続するプリント基板のパターンが密集し、回路の設計や加工が難しく、重量バランスや熱バランスの悪いものになるので、実装作業が非常に困難になる。
【００２５】
これに対し、この実施形態のように巻くと、巻線４、６の巻線長は等しく、巻線抵抗の値が等しく、コア２に対する巻線４、６の位置関係は等しいので、コア２と巻線４、６間の漏れ磁束量は等しく、インダクタンスは等しく、巻線４、６を並列接続した場合でも、巻線電流のアンバランスは生じない。さらに、巻線４、６の巻き始めの位置を異ならせてあるので、巻線４の始端端子８と終端端子１０とは重なるが、間隔をおいたものであり、巻線６の始端端子１４、終端端子１６も重なっているが、間隔をおいたものである。その結果、図３、図４に示すように、プリント基板３８上のパターンに接続する場合、その接続作業が容易になる。しかも、中間タップ１２、１８は、始端端子８、１４、終端端子１０、１６とは反対側に突出しているので、これらを別のプリント基板４０に接続する場合、その接続作業が容易になる。
【００２６】
図３、４において、符号４２で示すのはヒートシンクで、これに半導体、例えばＩＧＢＴ等の半導体スイッチング素子４４が取り付けられている。符号４６で示すのは、コンデンサである。図３、図４は、巻線４、６を用いた変圧器を、スイッチング電源に実施した場合を示している。このように、この変圧器の両側をプリント基板３６、３８で挟み、プリント基板３８に中間タップ１２、１８を接続し、プリント基板３６に始端端子８、１４、終端端子１０、１６を接続し、この変圧器を設置したことによってプリント基板３６、３８間の空間に、電気部品、例えばヒートシンク４２やコンデンサ４６を配置しているので、プリント基板３６、３８間の空間を有効利用でき、この変圧器を使用した電気機器を小型化することができる。また、プリント基板３６、３８には、それぞれ電子回路、例えば電源回路や制御回路を搭載することで、更に前記電気機器を小型化することができる。この場合、プリント基板３６、３８の変圧器側の面や、この面と反対側の面に、図示していないが電気部品が取り付けられる。これら電気部品のうち背の高いものを、変圧器側の面に配置することによって、プリント基板３６、３８間の空間を有効利用することができるとともに、プリント基板36、３８の外側に突出する電機部品の高さを抑えることができるので、この変圧器を使用した前記電気機器をさらに小型化することができる。
【００２７】
実際には、一次巻線として巻線４、６の他に、二次巻線２０、２２が、図６に示すように巻回部３４に巻回されている。即ち、巻回部３４上に二次巻線２０が巻回される。その上に、上述したように巻線４、６が、二次巻線２０上に、これと同芯状に巻回される。巻回された巻線４、６上にこれらと同芯状に二次巻線２２が巻回されている。これら巻線２０、２２は、同一巻き数である。このように構成してあるので、巻線４、６のインダクタンスが等しい上に、一次巻線である巻線４、６と、二次巻線２０、２２とが対向する周回断面が等しく、一次巻線と二次巻線との間の漏れ磁束量が同じである。その結果、一次巻線と二次巻線との結合係数が等しい。その結果、巻線４、６のインピーダンスが等しく、この点からも、巻線４、６を並列に使用したときでも、流れる巻線電流がバランスし、損失がなく、効率向上が図れる。
【００２８】
上記の実施形態では、巻線４、６をそれぞれ一次巻線として使用したが、これら巻線４、６を二次巻線とし、巻線２０、２２を一次巻線として使用することもできる。この場合でも、上記実施形態と全く同様の効果が得られる。上記の実施形態では、巻線４、６をそれぞれ一次巻線として使用したが、二次巻線を設けずに、巻線４、６の一方を一次巻線として、他方を二次巻線として使用することもできる。その場合、巻回部３４への巻き数を異ならせるために、巻線４、６の長さを異なったものとする。また、上記の実施形態では、本発明を変圧器に実施したが、二次巻線を除去してコイルとして使用することもできる。この場合、巻線４、６によって構成されたコイルを並列に接続することもできるし、直列に接続することもできる。また、上記の実施形態では、巻線４、６には中間タップを設けたが、使用用途によっては中間タップは不要である。また、上記の実施形態では、巻線４、６をそれぞれ接近させて巻回したが、更に多くの巻線を接近させて巻回することもできる。この場合も、巻き初めの位置は、異ならせる必要がある。また、上記の実施形態では、巻回部３４を円柱状として、巻線４、６を円状に巻回したが、巻回部３４を角柱状として、巻線４、６を矩形状に巻回することもできる。
【符号の説明】
【００２９】
２  コア
４  ６  巻線
８  １４  始端端子（第１の端子）
１０  １６  終端端子（第２の端子）
１２  １８  中間タップ（第３の端子）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2010165711.tif 000006
【図５】
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【図６】
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